(中國石化上海石油化工股份有限公司滌綸事業部 尤琦《滌綸短纖維含油率測試方法的比較》）
摘 要：采用r萃取稱重法、萃取折射率法、快速法、核磁共振法測定了對滌綸短纖維的含油牢進行r比較。結果發現，萃取稱重法、萃取光折射率法、快速法測定不同油劑的含油率時，應根據油劑的溶解特性，選擇不同的溶劑萃取。對于陰離子型烷基磷酸酯鉀鹽油劑宜選擇苯／甲醇(體私{比1：1)的混和溶劑。4種分析方法中，萃取稱重法測定滌綸短纖維的含油牢結果偏高；快速法測定的結果偏低；萃取光折射率法和核磁共振法測定滌綸短纖維的含油率結果準確，精密度較高，能正確反映纖維上油情況。
關鍵詞：聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維短纖維含油率測試方法萃取光折射法 核磁共振法
滌綸短纖維的含油率及含油的均勻性指標不僅嚴重影響到纖維本身的質量，更影響到后道織造工序，直接決定纖維是否能滿足工藝過程進行正常生產。因此，纖維的含油率指標一直是各化纖廠十分重視的指標。
滌綸短纖維含油率的測試方法有GB／T14340-1993合成短纖維含油率試驗方法——萃取稱重法和萃取光折射率法，還有目前比較常用的快速法及核磁共振法。由于各種測試方法的原理、使用的溶劑及測試過程的不同，測得的含油率數據也各不相同，為了能真正反映纖維上油情況，有必要對這些方法進行探索比較，從而找出最佳測試方法，得到準確可靠的含油率數據。
1 實驗
1.1 試樣及試劑
滌綸短纖維：上海石油化工股份有限公司產；德國雙S油劑；苯：分析純，國藥集團化學有限公司制；甲醇：分析純，上海振興化工一廠產；無水乙醚：國藥集團化學有限公司；混合溶劑：苯／甲醇(體積比為1：1)，均為分析純。
1．2 主要儀器
電熱恒溫水浴鍋、恒溫水浴槽、索氏萃取器、阿貝折光儀、分析天平、美周Nicolet Nexus 670FT—lR傅立葉變換紅外光譜儀、瑞士Mettler Tole—do DSC821e差示掃描量熱儀、中國2WAJ阿貝折射儀等。
1．3 分析方法
萃取稱重法：準確稱取5 g試樣放入索氏萃取器，加入溶劑，在水浴鍋上回流萃取1．5 h，萃取結束后，將所得萃取液蒸發烘干，進行稱重，得到含油率。
萃取光折射率法：按萃取稱重法將所得萃取液蒸發烘干，加入0．5 mL純水進行溶解，靜置10rain，取澄清液在阿貝折射儀上讀折射率，根據預先制作的油劑濃度一折射率工作曲線求出纖維含油率。
快速法：準確稱取2 g試樣，用溶劑將纖維浸沒，停留約5 rain后將纖維擠干，將鋁箔上的擠出液烘干稱重，得到含油率。
核磁共振法：準確稱取2 g試樣，將試樣放入試管中，再插入核磁共振儀進行測定，根據預先制作的標準曲線得到含油率。
DSC分析：準確稱取一定量萃取物，在N 氣氛下，以1O℃／rain升溫速率，在30～350℃ 內測定萃取物的DSC曲線。
紅外光譜(FTIR)分析：將適量葦取物和溴化鉀充分碾磨后，用壓片機壓成薄片，在傅立葉變換紅外光譜儀上測得紅外譜圖。
2 結果與討論
2．1 萃取稱重法
分別使用無水乙醚溶劑和苯／甲醇混和溶劑進行萃取，其它測試條件不變，平行測定lO次，取其平均值，結果見表1。
從表1可看出，用苯／甲醇混和溶劑萃取測得的含油率遠遠大于用無水乙醚萃取測得的含油率。這是因為，本實驗所用的雙S油劑為陰離子型烷基磷酸酯鉀鹽，而在無水乙醚中難溶，在苯／甲醇混和溶劑中易溶。因此，用無水乙醚不可能將纖維表面的油劑全部萃取下來，而用苯／甲醇混和溶劑能將纖維表面的油劑萃取下來，因此其測得的含油率遠遠大于用無水乙醚，且精密度較高。所以要根據溶劑選擇原則，不同的油劑應使用不同的溶劑。本實驗所用的油劑宜選擇苯／甲醇混和溶劑。
2．2 不同測試方法的測試結果比較
用萃取稱重法、萃取光折射率法、快速法及核磁共振法進行測試，測試結果見表2。
2．2．1 萃取光折射率法和萃取稱重法比較
萃取光折射率法和萃取稱重法雖然采用相同的萃取條件，但后處理不同。從表2可看出：萃取稱重法測得的含油率高于萃取光折射率法，這說明萃取物中除了含有纖維上的油劑外，還可能存在其它非油劑組分。為此將萃取物進行DSC分析及紅外光譜分析。測試結果見圖1。
由圖1a可看出，萃取物在300℃左右有一很強的吸熱峰，而油劑則幾乎沒有。由于一般工業用聚酯含低聚物2％ ～3％，其中有單體、二聚物、三聚物。低聚物的熔點為310℃左右，這說明萃取物中含有低聚物。
同時由圖1b可以看出：油劑的特征峰出現在2926，2853em附近；萃取物除了油劑的特征峰外，還在l724，1242，1124，725em附近出現了聚酯的特征吸收峰。所以苯／甲醇混和溶劑不但能將油劑萃取下來，同時也能夠萃取出部分低聚物。
因此，萃取稱重法的測試結果偏高。而萃取光折射率法是測定萃取的油劑水溶液的折射率的實驗證明，萃取物中的非油劑組分在純水和一定濃度的油劑里都不溶解，所以萃取光折射率法測定含油率不會影響到折射率的讀數，從而確保數據的準確性。
2．2．2 萃取光折射率法與快速法比較
由表2可以看出，快速法得到的含油率遠遠小于光折射率法測得的。這主要是由于快速法處理時間短，不可能將纖維上的油劑全部萃取下來，因此其測得的數據明顯偏低。同時在測試過程中快速法會帶進許多人為誤差，如：在測試過程中由于操作人員對纖維擠干的程度不同、處理鋁箔的恒重的操作水平不同等，從而造成數據的波動，數據的離散程度大。
2．2．3 萃取光折射率法與核磁共振法的比較
通過不同的測試方法比較，萃取光折射率法不僅排除了人為誤差，而且排除了苯／甲醇混和溶劑萃取出的纖維上部分低聚物對測試結果的影響，因此其測得數據最能反映出纖維的上油情況。但由于萃取光折射率法過程復雜，采用對人體有毒害的苯／甲醇混合溶劑，耗時長，可長達3 h。而化纖生產是連續化生產，不能及時了解生產的狀況，不能滿足生產的需求。目前核磁共振法在纖維含油率上的應用，解決了以上的問題。其分析過程簡單、迅速、準確。但核磁共振法在某種程度上又依賴于傳統的測試方法。其標準曲線是采用萃取光折射率法測得的標準濃度的含油率而建立的。從表2的實驗結果看，核磁共振法測得的數據與萃取光折射率法一致，且精確度較高。
3 結論
a．滌綸短纖維生產中使用不同的油劑，含油率測試，在進行萃取時，應根據溶劑選擇原則，使用不同的溶劑。對于德圍雙S油劑，采用苯／甲醇混合溶劑為宜。
b．苯／甲醇混合溶劑除了能將纖維表面的油劑萃取外，還能萃取出部分低聚物，導致萃取稱重法比萃取光折射率法測定的含油率結果偏高。
C．快速法測定含油率由于處理時時間短，油劑不能全部萃取出，導致含油率結果偏低。
d．萃取光折射率法測定含油率比萃取稱重法、快速法測定結果準確、誤差較小，該法能正確反映纖維的上油情況。
e．核磁共振法與萃取光折射率法測得含油率的結果一致。且精確度高，核磁共振法雖然分析過程簡單，但由于滌綸短纖維含油率比較低，其標準工作曲線的建立、測試時的影響因素還需進一步探索。
